(57)【要約】【課題】  動力伝達シャフトの両端部に形成されたスプラインの熱処理変形量がほぼ同じになる熱処理方法を提供し、動力伝達シャフトの低コスト化を図ること。【解決手段】  両端部の外周面にスプライン１ｄ１を形成した動力伝達シャフト１の熱処理方法であって、各スプライン１ｄ１の熱伝導状態がほぼ同じになるように、定置式高周波焼入れにより動力伝達シャフトの両端部を同時に熱処理する。このように、各スプライン１ｄ１の熱伝導状態がほぼ同じになるように熱処理すると、熱処理に伴う各スプライン１ｄ１の変形量がほぼ同じになる。これにより、熱処理前のスプライン成形時に、動力伝達シャフト１の両端部に同じ形状のスプライン１ｄ１を成形することが可能になり、低コスト化を図ることができる。【選択図】図３
2006083460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部の外周面にスプラインを形成した動力伝達シャフトの熱処理方法であって、定置式高周波焼入れにより動力伝達シャフトを焼入れ処理することを特徴とする動力伝達シャフトの熱処理方法。
【請求項２】
軸方向中央部に設けた大径部と、大径部の両側に設けた小径部とを有し、各小径部の外側端部の外周面にスプラインを形成した動力伝達シャフトの熱処理方法であって、定置式高周波焼入れにより動力伝達シャフトを焼入れ処理することを特徴とする動力伝達シャフトの熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のドライブシャフト（駆動軸）やプロペラシャフト（推進軸）などの動力伝達系を構成する動力伝達シャフトの熱処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、自動車の動力伝達系の一例を示している。同図において、符号１はドライブシャフトで、その一端部は摺動型等速自在継手２を介して図示しない減速装置（ディファレンシャル）に連結され、他端部は固定型等速自在継手３を介して図示しない駆動輪側に連結される。ドライブシャフト１の一端部は、摺動型等速自在継手２のトリポード部材２ａにスプライン連結され、摺動型等速自在継手２の外輪２ｂの端部外周とドライブシャフト１の外周にブーツ２ｃがそれぞれ固定されている。また、ドライブシャフト１の他端部は、固定型等速自在継手３の内輪３ａにスプライン連結され、固定型等速自在継手３の外輪３ｂの端部外周とドライブシャフト１の外周にブーツ３ｃがそれぞれ固定されている。尚、同図には、摺動型等速自在継手２としてトリポード型等速自在継手が例示され、固定型等速自在継手３としてバーフィールド型等速自在継手が例示されているが、他の型式の等速自在継手が用いられる場合もある。
【０００３】
ドライブシャフト１は、軸方向中間部に大径部１ａを有し、大径部１ａの両側にそれぞれ小径部１ｂを有している。大径部１ａと小径部１ｂは、軸端側に向かって漸次縮径したテーパ部１ｃを介して連続している。小径部１ｂは、等速自在継手２，３との連結に供される端部側の連結部１ｄと、ブーツ２ｃ，３ｃが固定される軸方向中間部側のブーツ固定部１ｅとを有している。連結部１ｄには、等速自在継手２，３にスプライン連結されるスプライン１ｄ１と、等速自在継手２，３に対する軸方向抜け止め用の止め輪を装着するための止め輪溝１ｄ２が形成されている。ブーツ固定部１ｅには、ブーツ２ｃ，３ｃの小径端部の内周を嵌合するための嵌合溝１ｅ１が形成されている。
【０００４】
ドライブシャフト１のような動力伝達シャフトは、従来、また現在においても、中実シャフトが多く使用されているが、自動車の軽量化、シャフトの剛性増大による機能向上、曲げ一次固有振動数のチューニング最適化による車室内の静粛性向上等の観点から、近時では、中空状に形成したものもある（例えば図２参照）。
【０００５】
この種の動力伝達シャフトは、通常、その強度を向上させるために熱処理が施される。従来、動力伝達シャフトの熱処理には、高周波誘導加熱による移動焼入れ方法が多用されている（例えば特許文献１参照）。移動焼入れ方法は、図２に示すように、高周波誘導加熱コイル５’をドライブシャフト１に沿って移動させながら焼入れする方法である。この方法は、高周波誘導加熱コイル５’の形状が簡単であり、また、長さの異なるシャフトに対応し得るという利点がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６９５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の移動焼入れ方法では、ドライブシャフト１の一端側から他端側へ向かって高周波誘導加熱コイル５’を移動させつつ焼入れを行なうため、ドライブシャフト１の一端側では非加熱状態から焼入れされるのに対し、ドライブシャフト１の他端側では一端側からの熱伝導で若干加熱された状態から焼入れされる。このため、ドライブシャフト１の一端側と他端側では、焼入れに伴うワークの変形量が相違する。
【０００８】
そして、上記のドライブシャフト１は、両端部にスプライン１ｄ１が形成されているので、移動焼入れ方法による熱処理を施すと、各スプライン１ｄ１の変形量が相違することになる。従来は、焼入れ前のスプライン成形時に、移動焼入れによる変形量をフィードバックした形状に各スプライン１ｄ１を成形することで対応していたが、ドライブシャフト１の両端部に相違する形状のスプライン１ｄ１を成形することになるため、コスト高になっている。
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、動力伝達シャフトの両端部に形成されたスプラインの熱処理変形量がほぼ同じになる熱処理方法を提供し、動力伝達シャフトの低コスト化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る動力伝達シャフトの熱処理方法は、上記課題を解決するため、両端部の外周面にスプラインを形成した動力伝達シャフトの熱処理方法であって、定置式高周波焼入れにより動力伝達シャフトを焼入れ処理することを特徴としている。
【００１１】
上記のように、定置式高周波焼入れにより動力伝達シャフトを焼入れ処理すると、焼入れ処理に伴う両端部のスプラインの変形量がほぼ同じになる。これにより、熱処理前のスプライン成形時に、動力伝達シャフトの両端部に同じ形状のスプラインを成形することが可能になり、低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、上記のように定置式高周波焼入れにより焼入れ処理を施すと、動力伝達シャフトを同時加熱・同時冷却できるため、動力伝達シャフトの粒度が安定し、高強度でかつ強度のばらつきが少なくなる。
【００１３】
また、軸方向中央部に設けた大径部と、大径部の両側に設けた小径部とを有し、各小径部の外側端部の外周面にスプラインを形成した動力伝達シャフトに対しても、定置式高周波焼入れにより焼入れ処理を施すことで、上記と同様の作用が得られ、動力伝達シャフトの低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、定置式高周波焼入れにより動力伝達シャフトを焼入れ処理したので、焼入れ処理に伴う両端部のスプラインの変形量がほぼ同じになる。これにより、熱処理前のスプライン成形時に、動力伝達シャフトの両端部に同じ形状のスプラインを成形することが可能になり、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る動力伝達シャフトの熱処理方法の実施形態について説明する。
【００１６】
図３は、実施形態に係る動力伝達シャフトの熱処理方法を、自動車の動力伝達系を構成するドライブシャフト１に適用した場合を示すものである。この実施形態におけるドライブシャフト１は、軸方向全域に亘って中空状をなし、軸方向中間部の大径部１ａの両側にテーパー部１ｃを介して小径部１ｂを形成したものである。小径部１ｂには、連結部１ｄと、ブーツ固定部１ｅとを形成してある。連結部１ｄには、スプライン１ｄ１と、止め輪溝１ｄ２を形成し、ブーツ固定部１ｅには、嵌合溝１ｅ１を形成してある。なお、各連結部１ｄは同径に形成されている。
【００１７】
このドライブシャフト１は、鋼材からなる素管を絞り加工、例えばスウェージング加工することによって成形される。大径部１ａの肉厚は、小径部１ｂの肉厚よりも小さくなっている。各小径部１ｂの連結部１ｄにはプレス加工又は転造加工等によってスプライン１ｄ１が成形される。スプライン１ｄ１を有する連結部１ｄの寸法・形状は、軸方向両側で同じになっている。
【００１８】
図３は、上記のドライブシャフト１に定置式高周波焼入れを施すときの状態を示している。高周波誘導加熱コイル５は、ドライブシャフト１を収容することができる軸方向長さを有し、その内径は、ドライブシャフト１の大径部１ａに対応する部分と小径部１ｂに対応する部分で相違させてある。詳しくは、ドライブシャフト１の大径部１ａに対応する部分では高周波誘導加熱コイル５の内径を大径に、小径部１ｂに対応する部分では高周波誘導加熱コイルの内径を小径にして、ドライブシャフト１の外径形状に対応させてある。さらに、この実施形態のドライブシャフト１のように、大径部１ａが小径部１ｂよりも薄肉に成形されている場合は、高周波誘導加熱コイル５と大径部１ａとの間の距離を、小径部１ｂとの間の距離よりも若干大きくしておくと良い。
【００１９】
上記の高周波誘導加熱コイル５により、ドライブシャフト１を焼入れ処理（一発焼入れ処理）すると、両端側の各スプライン１ｄ１が同時に加熱処理され、各々の熱伝導状態がほぼ同じになる。これにより、熱処理に伴う各スプライン１ｄ１の変形量がほぼ同じになる。したがって、スプライン成形時に、各スプライン１ｄ１について熱処理に伴う変形量をフィードバックすることが不要になり、低コスト化を図ることができる。
【００２０】
また、上記のように焼入れ処理を施すと、ドライブシャフト１全体を同時加熱・同時冷却できるため、ドライブシャフト１の粒度が安定し、高強度でかつ強度のばらつきが少なくなる。
【００２１】
ドライブシャフト１を形成する鋼材は、構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ）等が主に使用される。この鋼材は、Ｃが０．３０ｗｔ％以上で０．４５ｗｔ％以下、Ｓｉが０．０５ｗｔ％以上で０．３５ｗｔ％以下、Ｍｎが１．０ｗｔ％以上で２．０ｗｔ％以下、Ａｌが０．０５ｗｔ％以下、Ｓが０．０１ｗｔ％以下で含有して残部がＦｅおよび不可避不純物を有する材料を使用できる。
【００２２】
ここで、ドライブシャフト１における捩り疲労強度に対して硬さが大きな要因となっていることは一般的に知られており、硬さは鋼材の成分にも大きく左右される。つまり、焼入れ後の硬さを決める元素はＣであるが、深さ方向の焼入れ後の硬さを決めるには、その他の元素（例えば、Ｓｉ、Ｍｎ等）が有効に作用する点でこれら成分を調整する必要がある。
【００２３】
Ｃは、ドライブシャフト１の捩り疲労強度を確保するために必要な元素であり、所定の熱処理後の硬さを得るためには、０．３０ｗｔ％以上必要である。また、０．４５ｗｔ％を超えた場合は、鋼材の硬さが増加しすぎて加工性を低下させる点でこれを上限とする。
【００２４】
Ｓｉは、鋼材の脱酸剤として若干量だけ必要であるとともに、鋼材の高周波焼入れ性を確保するためにも必要な元素であり、その含有量が０．０５ｗｔ％未満ではこの効果が小さい。また、０．３５ｗｔ％を超えて添加すると、加工性が著しく低下するのでこれを上限とする。
【００２５】
Ｍｎは、鋼材の高周波焼入れ性を高く確保するためには１．０ｗｔ％以上の添加量が必要である。しかしながら、２．０ｗｔ％を超えて添加すると、加工性が著しく低下するのでこれを上限とする。
【００２６】
Ａｌは、鋼材の脱酸剤として添加するものであり、鋼材の清浄度を害さないために低減することが望ましく、０．０５ｗｔ％を上限とする。
【００２７】
また、Ｓは、冷間加工時の変形能を低下させ、０．０１ｗｔ％を超えると変形能の低下が著しくなることから、０．０１ｗｔ％を上限とする。
【００２８】
なお、鋼材の高周波焼入れ性を補うために、Ｃｒが０．１ｗｔ％以上で０．３５ｗｔ％以下、Ｂが０．０００５ｗｔ％以上で０．００５ｗｔ％以下で含有させてもよい。ＣｒとＢの両者は、少なくともいずれか一方を含有させればよい。Ｃｒは、その含有量が０．１ｗｔ％未満であると、鋼材の高周波焼入れ性を補う効果が小さく、また、０．３５ｗｔ％を超えて添加すると、鋼材のコストアップを招来する。また、Ｂは、その含有量が０．０００５ｗｔ％未満であると、鋼材の高周波焼入れ性を補う効果が小さく、０．００５ｗｔ％を超えて添加しても高周波焼入れ性の効果は変わらない。
【００２９】
また、高周波焼入れ、焼戻し処理の後に、ドライブシャフト１の全周にショットピーニング処理を施してもよい。ドライブシャフト１の表面部の残留圧縮応力を増加させることによって捩り疲労強度をより一層向上させることができる。ここで、前記ショットピーニング処理とは、一般的に小さな鋼粒を圧縮空気または遠心力で金属表面にたたきつけて表面の応力を均一化することである。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、動力伝達シャフトとして軸方向全域に亘って中空状に形成されたドライブシャフト１を挙げているが、本発明は軸方向の一部が中空状に形成された動力伝達シャフトや、中実の動力伝達シャフトにも適用することができる。また、動力伝達シャフトとしては、大径部１ａ、小径部１ｂ及びテーパー部１ｃを有するドライブシャフト１に限らず、軸方向全域に亘って略同一径に形成されたものなど、他の形状のものでも構わないし、その用途も問わない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】自動車の動力伝達系を示す図である。
【図２】従来の動力伝達シャフトの熱処理方法を例示する概略図である。
【図３】本発明に係る動力伝達シャフトの熱処理方法の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１     ドライブシャフト
１ａ   大径部
１ｂ   小径部
１ｃ   テーパー部
１ｄ   連結部
１ｄ１ スプライン
１ｄ２ 止め輪溝
１ｅ   ブーツ固定部
【図１】
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【図２】
2006083460.tif 000004
【図３】
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